基于科學史與模型構建的“減數分裂”教學設計

張紅

摘要：在高中生物課本中呈現的每個知識點的產生都是不斷探究發現的過程，在減數分裂這節課中就是通過生物學家的探究發現過程再現，使學生在這個過程中能潛移默化地形成一定的科學能力。科學發展史是科學知識形成過程的記錄，包含科學家們各種富于創造力的思維方式，是培養學生正確價值觀和科學態度的良好素材。

關鍵詞：科學史;減數分裂;教學設計;模型構建

一 教材分析

《減數分裂和受精作用》是新課標高中《生物（必修二）》（人教版）第二章“基因和染色體的關系”中的第一節，它是有絲分裂的繼續，又是遺傳和變異的細胞學基礎。

本節課的學習既有助于加深理解有絲分裂過程（尤其與有絲分裂的比較和圖形辨析是高考中常見的考點之一）又是學好遺傳和變異的必要條件（特別是學習生物的遺傳規律、變異中的基因重組以及染色體組、多倍體、單倍體等內容都有非常密切的聯系）所以，在知識上它起到了承上啟下的作用，這決定了本節內容的重要性。

二 教學目標

（一）通過對減數分裂科學探究史的了解與學習，理解減數分裂的概念及精子形成的過程

（二）通過模型演示，理解同源染色體、聯會、四分體的概念

（三）通過構建有絲分裂和減數分裂的物理模型，能夠獨立分辨細胞分裂各時期圖

（四）通過觀看減數分裂的模擬視頻，體會生命活動是物質的、連續的、動態的變化過程，反應出對立和發展變化的觀點，領悟事物發展的規律

三 教學過程

（一）【問題引入，創設情境】引起學生注意，激發學習興趣

提出人是怎么來的問題，引發學生思考，這個幾乎每個人小時候都可能想知道的問題，對于高中生已經知道，人是由精子和卵細胞結合，形成受精卵，受精卵經過增殖分化后形成了新的胚胎，老師趁機解釋兩性生殖的概念，即由兩性生殖細胞結合形成新個體的過程，為后面減數分裂概念的學習進行鋪墊。

（二）【科學史探究，模型構建】培養學生獲取信息的能力、分析結果的能力

材料一：1883年，就在切片機發明的同一年比利時細胞學家愛德華觀察馬蛔蟲受精過程時，發現精子和卵子的染色體數目只有體細胞的一半（4條→2條）

教師提出問題：精子和卵細胞中的染色體數怎么就減半了？

學生推測一：一個細胞直接一分為二染色體平均分配到兩個細胞中

學生推測二：細胞分裂時一半染色體消失了

學生推測三：細胞分裂時染色體兩兩融合了

教師引導學生進行討論分析，得到推測一更具有說服力，并把此種形式稱為模型預測一。

材料二：科學發現：在細胞培養液中加入足量的DNA合成抑制劑（抑制染色體復制），細胞不能分裂，移除抑制劑后，細胞又能繼續分裂;

學生閱讀材料二得出結論：細胞要分裂必須進行染色體的復制，進而提出問題：復制后的染色體是如何染色體減半形成精子和卵細胞的？

教師先帶領學生進行推測，學生得出：減數分裂過程染色體要復制一次，細胞要分裂兩次，隨即教師給出資料三證明學生的預測是正確的。

（四）【自主分析，模型修訂】分析科學事實，證明推測，驗證事實

學生通過前三個資料的分析，對減數分裂模型一進行修正，并提出以下推測：

學生推測一：減數第一次分裂染色體數目減半，減數第二次分裂姐妹染色體單體分開;

學生推測二：減數第一次分裂姐妹染色單體分裂，減數第二次分裂染色體數目減半;

教師給出資料四：科學家通過觀察玉米花粉母細胞的減數分裂圖，發現減數第一次分裂后期時，姐妹染色單體并未分開。學生通過分析，得到推測一符合科學事實。

隨后教師提出問題：減數第一次分裂時染色體是隨機減半的嗎？引發學生思考。資料五：1891年，生物學家H.Henking以某種蝽為材料觀察發現：染色體在減數第一次分裂中出現12個環狀，每個環狀由2個形狀和大小相同染色體配對構成，并把這兩條染色體稱為同源染色體，第一次分裂時12個環相互分離形成半環進入子細胞，隨后子細胞中12個半環進行有絲分裂。資料六：1902年，w.s.Sutton進一步證實了同源染色體一半來自父本一半來自母本。

學生通過對資料五和資料六的分析得出同源染色體的概念，教師趁機講解聯會，四分體，互換等重要概念。繼續對材料分析總結：減數第一分裂過程中染色體的主要行為特點是：同源染色體聯會，形成四分體，隨后同源染色體分離進入到兩個子細胞中，減數第二次分裂過程類似于有絲分裂。

通過這個環節，學生已經明白了減數分裂過程中染色體的主要行為特點，接下來教師應該把重點放在每個時期中細胞的名稱的介紹上面。

（五）【視頻小結，直觀認識】微觀過程轉換成宏觀認識，注意培養學生仔細觀察能力

根據詳實的資料介紹，再利用動畫的手段，學生們開始觀看精子的動態形成過程。教師在旁介紹關鍵變化，主要讓學生明白減數分裂各時期的細胞名稱

七 教學反思

本次教學本著從學生的認知規律和認知特點出發，在教學中用模擬的方式展現生物的情境，將教學內容還原，對學生進行方向性引導，讓學生體驗，讓學生主動學習。在實際教學過程中，對學生活動時間的把控比較關鍵，尤其是在推測減數分裂過程以及模擬減數分裂過程中，要注意安排小組中學生的具體活動內容，否則容易造成課堂有效時間的浪費，無法按計劃完成教學內容。另外在教學過程中還要注意同源染色體、聯會和四分體等概念的穿插講解。總之，要將課本知識生活化，具體化，并且讓學生自主地體會和理解，并轉化為課本的知識。

參考文獻

[1]付尊英，劉廣發.普通高中教科書·生物學·必修1.分子與細胞[M].北京：北京師范大學出版社，2019：132.